Oorwegings vir die keuse van seëls – Installering van hoëdruk-dubbele meganiese seëls

Reëling 3 meganiese seëls isdubbele seëlswaar die versperringsvloeistofholte tussen die seëls teen 'n druk groter as die seëlkamerdruk gehandhaaf word. Met verloop van tyd het die bedryf verskeie strategieë ontwikkel om die hoëdrukomgewing te skep wat vir hierdie seëls nodig is. Hierdie strategieë word vasgelê in die meganiese seël se pypplanne. Terwyl baie van hierdie planne soortgelyke funksies verrig, kan die bedryfseienskappe van elkeen baie verskil en sal dit alle aspekte van die seëlstelsel beïnvloed.

Pypplan 53B, soos gedefinieer deur API 682, is 'n pypplan wat die versperringsvloeistof onder druk plaas met 'n stikstofgelaaide blaasakkumulator. Die drukblaas werk direk op die versperringsvloeistof in en plaas die hele seëlstelsel onder druk. Die blaas verhoed direkte kontak tussen die drukgas en die versperringsvloeistof, wat die absorpsie van gas in die vloeistof uitskakel. Dit laat die Pypplan 53B toe om in hoërdruktoepassings as Pypplan 53A gebruik te word. Die selfstandige aard van die akkumulator elimineer ook die behoefte aan 'n konstante stikstoftoevoer, wat die stelsel ideaal maak vir afgeleë installasies.

Die voordele van die blaasakkumulator word egter geneutraliseer deur sommige van die bedryfseienskappe van die stelsel. 'n Pypplan 53B se druk word direk bepaal deur die druk van die gas in die blaas. Hierdie druk kan dramaties verander as gevolg van verskeie veranderlikes.

Die blaas in die akkumulator moet vooraf gelaai word voordat versperringsvloeistof by die stelsel gevoeg word. Dit skep die basis vir alle toekomstige berekeninge en interpretasies van die stelsel se werking. Die werklike voorlaaidruk hang af van die bedryfsdruk vir die stelsel en die veiligheidsvolume van versperringsvloeistof in die akkumulators. Die voorlaaidruk is ook afhanklik van die temperatuur van die gas in die blaas. Let wel: die voorlaaidruk word slegs by die aanvanklike inbedryfstelling van die stelsel ingestel en sal nie tydens werklike werking aangepas word nie.

Die druk van die gas in die blaas sal wissel na gelang van die temperatuur van die gas. In die meeste gevalle sal die temperatuur van die gas die omgewingstemperatuur by die installasieplek volg. Toepassings in streke waar daar groot daaglikse en seisoenale veranderinge in temperature is, sal groot skommelinge in die stelseldruk ervaar.

Verbruik van versperringsvloeistofTydens werking sal die meganiese seëls versperringsvloeistof verbruik deur normale seëllekkasie. Hierdie versperringsvloeistof word aangevul deur die vloeistof in die akkumulator, wat lei tot 'n uitbreiding van die gas in die blaas en 'n afname in stelseldruk. Hierdie veranderinge is 'n funksie van die akkumulatorgrootte, die seëllekkasietempo's en die verlangde onderhoudsinterval vir die stelsel (bv. 28 dae).

Die verandering in die stelseldruk is die primêre manier waarop die eindgebruiker seëlprestasie dophou. Druk word ook gebruik om onderhoudsalarms te skep en seëlfoute op te spoor. Druk sal egter voortdurend verander terwyl die stelsel in werking is. Hoe moet die gebruiker die druk in die Plan 53B-stelsel instel? Wanneer is dit nodig om versperringsvloeistof by te voeg? Hoeveel vloeistof moet bygevoeg word?

Die eerste wyd gepubliseerde stel ingenieursberekeninge vir Plan 53B-stelsels het in API 682 Vierde Uitgawe verskyn. Aanhangsel F verskaf stap-vir-stap instruksies oor hoe om druk en volumes vir hierdie pypplan te bepaal. Een van die nuttigste vereistes van API 682 is die skep van 'n standaardnaamplaat vir blaasakkumulators (API 682 Vierde Uitgawe, Tabel 10). Hierdie naamplaat bevat 'n tabel wat die voorlaai-, hervul- en alarmdruk vir die stelsel oor die reeks omgewingstemperatuurtoestande by die toepassingsterrein vaslê. Let wel: die tabel in die standaard is slegs 'n voorbeeld en die werklike waardes sal aansienlik verander wanneer dit op 'n spesifieke veldtoepassing toegepas word.

Een van die basiese aannames van Figuur 2 is dat daar van Pypplan 53B verwag word om aaneenlopend te werk en sonder om die aanvanklike voorlaaidruk te verander. Daar is ook 'n aanname dat die stelsel oor 'n kort tydperk aan 'n hele omgewingstemperatuurreeks blootgestel kan word. Dit het beduidende implikasies vir die stelselontwerp en vereis dat die stelsel teen 'n groter druk as ander dubbelseëlpypplanne bedryf word.

Met Figuur 2 as verwysing word die voorbeeldtoepassing geïnstalleer op 'n plek waar die omgewingstemperatuur tussen -17°C (1°F) en 70°C (158°F) is. Die boonste punt van hierdie reeks lyk onrealisties hoog, maar dit sluit ook die effekte van sonverhitting van 'n akkumulator in wat aan direkte sonlig blootgestel word. Die rye op die tabel verteenwoordig temperatuurintervalle tussen die hoogste en laagste waardes.

Wanneer die eindgebruiker die stelsel gebruik, sal hulle die druk van die versperringsvloeistof byvoeg totdat die hervuldruk by die huidige omgewingstemperatuur bereik word. Die alarmdruk is die druk wat aandui dat die eindgebruiker addisionele versperringsvloeistof moet byvoeg. By 25°C (77°F) sal die operateur die akkumulator vooraf laai tot 30.3 bar (440 PSIG), die alarm sal gestel word vir 30.7 bar (445 PSIG), en die operateur sal versperringsvloeistof byvoeg totdat die druk 37.9 bar (550 PSIG) bereik. As die omgewingstemperatuur tot 0°C (32°F) daal, sal die alarmdruk daal tot 28.1 bar (408 PSIG) en die hervuldruk tot 34.7 bar (504 PSIG).

In hierdie scenario verander die alarm- en hervuldruk albei, of dryf, in reaksie op die omgewingstemperature. Hierdie benadering word dikwels na verwys as 'n drywende-drywende strategie. Beide die alarm- en hervul-"dryf". Dit lei tot die laagste bedryfsdruk vir die verseëlingstelsel. Dit plaas egter twee spesifieke vereistes aan die eindgebruiker; die bepaling van die korrekte alarmdruk en hervuldruk. Die alarmdruk vir die stelsel is 'n funksie van die temperatuur en hierdie verhouding moet in die eindgebruiker se DCS-stelsel geprogrammeer word. Die hervuldruk sal ook afhang van die omgewingstemperatuur, dus sal die operateur na die naamplaat moet verwys om die korrekte druk vir die huidige toestande te vind.

Sommige eindgebruikers eis 'n eenvoudiger benadering en verlang 'n strategie waar beide die alarmdruk en die hervuldrukke konstant (of vas) en onafhanklik van omgewingstemperature is. Die vas-vas strategie bied die eindgebruiker slegs een druk vir die hervul van die stelsel en die enigste waarde vir die alarmering van die stelsel. Ongelukkig moet hierdie toestand aanvaar dat die temperatuur op die maksimum waarde is, aangesien die berekeninge vergoed vir die omgewingstemperatuur wat van die maksimum na die minimum temperatuur daal. Dit lei daartoe dat die stelsel teen hoër drukke werk. In sommige toepassings kan die gebruik van 'n vas-vas strategie lei tot veranderinge in die seëlontwerp of die MAWP-graderings vir ander stelselkomponente om die verhoogde drukke te hanteer.

Ander eindgebruikers sal 'n hibriede benadering met 'n vaste alarmdruk en swewende hervuldruk toepas. Dit kan die bedryfsdruk verminder terwyl die alarminstellings vereenvoudig word. Die besluit oor die korrekte alarmstrategie moet slegs geneem word na oorweging van die toepassingstoestand, omgewingstemperatuurreeks en die eindgebruiker se vereistes.

Daar is 'n paar wysigings in die ontwerp van die Pypplan 53B wat kan help om sommige van hierdie uitdagings te versag. Verhitting deur sonstraling kan die maksimum temperatuur van die akkumulator vir ontwerpberekeninge aansienlik verhoog. Deur die akkumulator in die skaduwee te plaas of 'n sonskerm vir die akkumulator te bou, kan sonverhitting uitskakel en die maksimum temperatuur in die berekeninge verminder word.

In die bogenoemde beskrywings word die term omgewingstemperatuur gebruik om die temperatuur van die gas in die blaas voor te stel. Onder bestendige of stadig veranderende omgewingstemperatuurtoestande is dit 'n redelike aanname. Indien daar groot skommelinge in die omgewingstemperatuurtoestande tussen dag en nag is, kan die isolering van die akkumulator die effektiewe temperatuurskommelings van die blaas modereer, wat lei tot meer stabiele bedryfstemperature.

Hierdie benadering kan uitgebrei word na die gebruik van hitteopsporing en isolasie op die akkumulator. Wanneer dit behoorlik toegepas word, sal die akkumulator teen een temperatuur werk, ongeag die daaglikse of seisoenale veranderinge in die omgewingstemperatuur. Dit is miskien die belangrikste enkele ontwerpopsie om te oorweeg in gebiede met groot temperatuurvariasies. Hierdie benadering het 'n groot geïnstalleerde basis in die veld en het dit moontlik gemaak dat die Plan 53B gebruik kan word op plekke wat nie met hitteopsporing moontlik sou gewees het nie.

Eindgebruikers wat oorweeg om 'n Pypplan 53B te gebruik, moet bewus wees dat hierdie pypplan nie bloot 'n Pypplan 53A met 'n akkumulator is nie. Feitlik elke aspek van die stelselontwerp, inbedryfstelling, werking en instandhouding van 'n Plan 53B is uniek aan hierdie pypplan. Die meeste van die frustrasies wat eindgebruikers ervaar het, spruit uit 'n gebrek aan begrip van die stelsel. Seël-OEM's kan 'n meer gedetailleerde analise vir 'n spesifieke toepassing voorberei en kan die agtergrond verskaf wat nodig is om die eindgebruiker te help om hierdie stelsel behoorlik te spesifiseer en te bedryf.